[发明专利]一种多功能机器人教学仿真工作站

权利要求书

1.一种多功能机器人教学仿真工作站，包括PLC控制器、PLC插件、信号配置模块，其特征在于：所述PLC控制器为工作站内最核心的组成，所述PLC控制器可编程逻辑控制器，具有输入电路、控制环节、输出电路，由CPU、存储器、用户编写的程序组成，所述PLC控制器分别用于配置PLC的类型、IP地址和端口，PLC信号配置中有四种参数，READ_ITEM_COUNT和WRITE_ITEM_COUNT用于记录读PLC和写PLC信号的数量，READ_ITEM+序号和WRITE_ITEM+序号，表示具体的读写PLC信号信息，可以添加多条信号，值由分号隔开，依次描述信号存储于Redis数据库中的虚拟键名、PLC输入/输出地址、信号名称，所述PLC插件启动后通过Profile类的GetValue()方法获取配置文件中信息，然后进行设备信息恢复。

2.根据权利要求1所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述PLC插件启动后会加载配置文件中的PLC型号、IP地址和端口，然后可以通过，连接、断开，按钮来控制与目标PLC的通信状态，所述信号配置模块是PLC信号与其它设备信号交互的模块，是整个PLC交互界面的核心，信号配置模块中使用了两个ListView控件对PLC的输入输出信号配置和显示，在列表的右击菜单中选择，添加，功能会弹出添加信号界面，填写信号的名称、信号对应的Redis虚拟键名、PLC的输入/输出地址和当前信号值，确定添加后一条信号的详细信息会显示在列表中，输入列表中的当前值为Redis中存储的其它设备的信号值。

3.根据权利要求2所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述信号值会写入列表中配置的PLC输入地址中，输出列表中的当前值为列表中描述的PLC输出地址的信号值，该值会存储于配置中的Redis键名中，通过，启动，按钮来运行PLC插件，通过，停止，按钮结束PLC插件，插件停止时PLC的配置信息会通过析构函数保存到配置文件中。

4.根据权利要求1所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述PLC插件后台使用线程池开辟了三个线程来完成主要业务，分别为读PLC线程、写PLC线程和更新界面线程，读PLC线程的任务是利用PLC驱动中的读数据接口采集PLC的寄存器数据，之后将数据存储于Redis数据库中，写PLC线程的任务是读取Redis数据库中其它设备的数据，然后写入指定的PLC寄存器中。

5.根据权利要求1所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述PLC插件内的多个线程同时访问共享资源将会导致程序异常甚至崩溃，这时需要对线程进行合理分配并实现线程同步，首先需要向操作系统申请对象锁，该对象锁处于释放状态，那么该线程可以立即获取对象锁并且访问该对象，如果对象锁处于被占用状态，表明其它线程在访问该对象，当前线程会处于阻塞状态，直到其它线程执行完任务释放对象锁，该线程才能获取对象锁并访问该对象，后台程序中采用Monitor静态类实现线程同步，对象为PLCPLC插件中的共享数据，使用线程池创建读PLC控制器线程、写PLC控制器线程和更新界面线程三个线程，每个线程的任务都嵌套在while循环中，执行任务前都需要执行Monitor.Enter()语句，如果能获得对象锁则执行任务，任务执行完毕后使用Monitor.Exit()语句释放对象锁，对象锁被占用则进入下一个循环等待锁被释放后再执行任务，如法炮制，保证了同一时间只能有一个线程访问PLC插件的共享资源，因为每个线程任务执行时间较短，所以线程同步不会造成很大的数据延迟。

6.根据权利要求1所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述PLC插件内启动宿主程序来加载该插件，插件加载后会将配置文件中的信息载入交互界面，如果配置中的连接信息与目标机一致，则通过，连接，按钮连接PLC，否则更改连接信息后再尝试连接，成功连接PLC后，在信号配置列表中添加或更改虚拟调试信号，信号配置完成之后通过，启动，按钮运行PLC插件。

7.根据权利要求6所述的一种多功能机器人教学仿真工作站，其特征在于：所述PLC插件一方面读PLC线程读取PLC寄存器数据并写入Redis数据库，同时更新界面线程实时显示采集的PLC寄存器数据，另一方面写PLC线程读取所配置的Redis数据库中信号值并写入PLC目标寄存器中，同时更新界面线程实时显示所读取Redis数据库中的信号值，循环往复，直到虚拟调试任务完成则通过，停止，按钮结束PLC插件。